نظام مراقبة عالي الدقة لمعلمات الكهرباء

1.مقدمة​

مع زيادة متطلبات جودة التغذية الكهربائية في المرافق عالية الجودة مثل التصنيع الدقيق والتشخيص الطبي ومراكز البيانات، لم تعد أنظمة الرصد الكهربائي التقليدية، بسبب دقتها المنخفضة في أخذ العينات وقوتها الضعيفة في تحليل البيانات، قادرة على تلبية الحاجة إلى فهم عميق وإدارة دقيقة لجودة الطاقة. استجابة لذلك، نقدم نظام مراقبة المعلمات الكهربائية عالي الدقة الجديد. مع التركيز على دقة الألف من الثانية في أخذ العينات وتحليل المعلمات الكهربائية، يهدف هذا النظام إلى توفير رؤية غير مسبوقة وتحكم وأمان للمحملات الكهربائية الحرجة.

2.وضع النواة الأساسي للنظام​

الوضع الأساسي لهذا النظام هو بناء منصة أخذ العينات وتحليل المعلمات الكهربائية بدقة الألف من الثانية. لا يقوم فقط بقياس المعلمات الأساسية مثل الجهد والتيار والطاقة، بل يتعمق أيضًا في التقاط الاضطرابات الدقيقة والمؤقتة داخل الشبكة الكهربائية. مما يتيح التشخيص الدقيق "مثل جهاز الأشعة المقطعية" لجودة الطاقة، مما يوفر أساس بيانات متين للصيانة التنبؤية وتحليل أسباب الأعطال.

3.الهندسة التقنية للنظام​

لضمان تحقيق وضعه الأساسي، يعتمد هذا النظام على هندسة تقنية تجمع بين تصميم الأجهزة الرائد والخوارزميات البرمجية المتقدمة.

• طبقة أخذ العينات من الأجهزة ذات الأداء العالي:
• الرقاقة الأساسية: يستخدم المحول التناظري-الرقمي عالي الدقة (ADC) الصناعي بـ24 بت، مما يوفر نطاقًا ديناميكيًا ودقة قياس عالية جدًا.
• معدل أخذ العينات: يدعم أخذ العينات المتزامن بحد أقصى يصل إلى 1 مليون عينة في الثانية، مما يسمح بإعادة إنتاج تفاصيل شكل الموجة الكهربائية بدقة ويضع الأساس لتحليل التوافقيات ذات التردد العالي والأحداث المؤقتة.
• المستشعرات: يتم تزويدها بمحولات تيار عالية الدقة (CTs) ومستشعرات جهد لضمان صحة مصدر أخذ العينات.
• طبقة المعالجة والتحليل الذكي للبيانات:
• خوارزمية التصفية ضد التداخل: تتضمن خوارزميات تصفية رقمية متقدمة لتقليل تداخل الضوضاء عالية التردد في البيئات الكهرومغناطيسية الصناعية المعقدة، مما يضمن موثوقية وصدقية البيانات المستلمة بشكل كبير.
• الحوسبة الحافة في الوقت الحقيقي: تقوم بإجراء حسابات أولية وتحليلات في الوقت الحقيقي عند نقطة أخذ العينات، مما يخفف العبء عن الخادم المركزي ويسمح بالتحفيز الفوري وتسجيل الأحداث الحرجة.

4.الوظائف النموذجية المفصلة​

بناءً على الهندسة التقنية القوية، يقدم النظام الوظائف التالية للتحليل العميق:

1. تحليل مصدر التوافقيات (تتبع التوافقيات)
• الوصف: من خلال تحليل الطيف عالي السرعة لأشكال موجات الجهد والتيار، يمكنه قياس مكونات التوافقيات حتى الدرجة 50 وما فوق. يستطيع النظام ليس فقط عرض تشوه التوافقيات الكلي (THD)، ولكن أيضًا، من خلال مقارنة الاتجاهات والتعريف بالأنماط، تحديد بدقة الأحمال اللاخطية التي تسبب تلوث التوافقيات (مثل محركات التردد المتغير، UPS، معدات التصوير الطبي الدقيق، إلخ).
• القيمة: يساعد المستخدمين في تحديد "مصدر تلوث الشبكة"، مما يوفر دليلًا مباشرًا للتخفيف المستهدف من التوافقيات وتجنب الأضرار التي قد تلحق بالمعدات الحساسة بسبب التوافقيات.
2. تسجيل العملية المؤقتة
• الوصف: يراقب الشبكة باستمرار بسرعة الألف من الثانية، قادرًا على التقاط وتسجيل كامل الأحداث قصيرة الأمد مثل الانخفاضات في الجهد، والارتفاعات في الجهد، والفواصل في الجهد، والنبضات المؤقتة. يسجل النظام وقت حدوث الحدث ومقداره ومدته ويحفظ الشكل الكامل للموجة قبل وبعد الحدث.
• القيمة: يعالج بشكل فعال مشاكل جودة الطاقة المؤقتة الناجمة عن عمليات التحويل، وأمطار البرق، وأعطال الخطوط، مما يساعد في تحليل تأثيرها على المعدات الإنتاجية - مثل الإغلاق الغامض أو التشوهات التشغيلية - مما يسمح بالتحول من "الرد الاستباقي" إلى "التنبيه المسبق".
3. تقييم جودة الطاقة وإعداد التقارير المتوافقة
• الوصف: يلتزم النظام بدقة بطرق القياس المحددة لمعلمات جودة الطاقة (مثل الجهد الم alimentaire, la fréquence, le scintillement, l'asymétrie) définies dans la norme IEC 61000-4-30 de classe A pour l'évaluation.
• Valeur: Génère automatiquement des rapports d'évaluation professionnels conformes aux normes internationales, fournissant un support de données crédible pour la conformité des contrats d'alimentation, la gestion de l'efficacité énergétique et la satisfaction des exigences réglementaires de l'industrie.

5.Scénarios d'application clés​

Ce système est particulièrement adapté aux applications ayant des exigences strictes en matière de qualité de l'énergie :

• Fabrication de précision : Protège les lignes de production de plaquettes, les équipements de test de précision, etc., contre les perturbations du réseau, réduisant les taux de rebut et les interruptions de production dues aux problèmes de qualité de l'énergie.
• Alimentation sûre des équipements d'imagerie médicale : Assure le fonctionnement stable et de haute qualité des équipements médicaux de grande valeur tels que l'IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) et les scanners TDM, évitant la distorsion d'image et l'usure prématurée de l'équipement.
• Centres de données et infrastructures critiques : Fournit un environnement électrique "propre" pour les serveurs et les équipements réseau, assurant la continuité des activités et la sécurité des données.
• Points d'intégration de l'énergie renouvelable au réseau : Surveille l'impact des points de connexion des sources d'énergie distribuées (par exemple, photovoltaïque, éolien) sur la qualité de l'énergie du réseau public.